[發明專利]一種骨折創傷斷面應力測量與控制裝置

無效

• 申請號: 201110422128.3
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102512184A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 朱堅民;李海偉;黃之文;王軍;毛得吉;李付才
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22;A61B17/66
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體地說，涉及一種基于骨外固定方式的骨折創傷斷面應力測量與控制裝置。

背景技術

長期以來，骨折延遲愈合及骨不連一直是臨床骨科面臨的難題，減少延遲愈合的發生，骨折就可按愈合規律正常連接。

骨折治療通常包括復位、固定、功能鍛煉三個方面，骨折愈合時斷骨的固定對治療效果有著非常重要的影響。根據骨折愈合期的不同階段要求調節骨折處的應力分布，就可促進骨折愈合朝著最佳水平發展，所以合理設計骨折治療器械是十分重要的。因骨折治療中骨組織將在新的環境下，按照其應力分布進行修復，器械設計不合理或使用不當，就使得修復后的骨組織在某種意義上是較脆弱的，甚至導致骨折治療的失敗。

目前，骨折臨床治療過程中為了給骨折創傷斷面提供較好的應力環境，并且達到固定和施加骨折愈合刺激應力的目的，通常采用骨外固定器協助治療。縱觀國內外用于骨折臨床治療的各種結構、各種類型的骨外固定器，它們都可以對骨折端施力，如中國專利號為：200520124497.4的骨外固定器，為雙邊式外固定架，在骨折治療過程中其穩定性較差，一次固定之后骨折病人肢體若有移動則有可能導致固定錯位，且調節至骨折復位固定后，在骨折創傷斷面生長過程中不能再進行調整；再如中國專利申請公布號為：CN101983616A的骨外固定的拉伸加壓調節桿，它解決了在骨折創傷斷面生長過程中調節加力大小的問題，但是在其調節過程中仍然采用手動的方式，并且無法檢測作用在骨折創傷斷面的應力大小、更不用說對施加應力進行控制。

在骨折創傷斷面應力測量方面，河南科技大學的李孟源設計了S型傳感器，實現了對骨折創傷斷面上平均應力大小的測量，但這種S型傳感器體積和重量較大，且只能實現沿骨骼軸向力的測量，無法測量骨折創傷斷面實際應力的徑向分力，而徑向分力對骨折愈合存在極為不利的影響，它能夠破壞骨折創傷斷面的骨橋搭接和塑型修復，使骨折延遲愈合甚至不愈合；另外，這種裝置對骨折創傷斷面的加力仍然需要醫生手動進行，手動加力難以避免有一定的調整誤差，并且對醫生的經驗要求較高，所以無法實現對應力大小的實時精確控制。

綜上所述，傳統采用骨外固定器協助治療的方式主要存在以下問題：一是對于施加于骨折創傷斷面的力的大小無法精確檢測和控制，僅憑手術醫生的感覺，若加力過大，創傷斷面骨細胞壞死，骨折延遲愈合，甚至不愈合，加壓過小，則達不到一定的應力刺激水平和穩定固定的作用；二是加力過程全部由醫生手動完成，無法脫離手動實現自動加力；三是無法實現加力大小的實時調整，只能在固定的階段手動調整所施加力的大小，并不能保證施加力一定促進骨折愈合朝著較好的水平發展。

發明內容

針對目前基于骨外固定方式治療骨折存在的問題，本發明的目的是提供一種基于骨外固定方式的骨折創傷斷面應力測量與控制裝置，能夠解決上述問題，為骨折創傷斷面的愈合提供合適的應力環境，促進骨折愈合朝著最佳水平發展。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種骨折創傷斷面應力測量與控制裝置，包括：

骨外固定裝置，其包括支撐桿，所述骨外固定裝置的上半部分和下半部分各包括兩個半環，半環穿過十字夾頭并與兩側的支撐桿連為一體，骨針穿過斷骨并通過彈性夾針器固定在半環上，實現對斷骨的固定；

骨骼二維力傳感器，其連接在所述骨外固定裝置兩側的支撐桿上并與數據采集裝置連接，檢測出作用在所述支撐桿上的力，經計算、分析得出作用在骨折創傷斷面的應力；

自動加力控制系統，其緊固在支撐桿上，包括伺服電機、以及與所述伺服電機連接的主動錐齒輪、與所述主動錐齒輪連接的從動錐齒輪；

計算機，所述計算機分別與伺服電機運動控制卡與所述數據采集裝置連接，所述計算機采集所述骨骼二維力傳感器的檢測信號，由所述計算機輸出控制所述伺服電機的信號控制伺服電機實現對施加應力的控制。

進一步地，所述的骨折創傷斷面應力測量與控制裝置還包括傳感器固定板，所述骨外固定裝置上下對稱并且左右對稱，所述骨骼二維力傳感器和傳感器固定板通過螺紋串接在所述骨外固定裝置雙側的支撐桿上。

優選地，所述的支撐桿分為上支撐桿、中間力桿和下支撐桿三段，自上而下的聯接順序是：上支撐桿、從動錐齒輪、中間力桿、骨骼二維力傳感器、傳感器固定板、下支撐桿，聯接方式都是螺紋聯接。

優選地，所述的從動錐齒輪齒端、軸端分別攻有左旋和右旋螺紋。